电力系统及电缆原理

1电力系统及电缆原理

电力系统及电缆基础

中压电力产品销售人员

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典型电力系统的组成升压变电站发电厂（火力,发电厂（火力，水力,风

电等）水力,风电等）输电架空路线:输电架空路线：HOkV及以上电压等级

及以上电压等级

输电电缆路线：110kV及以上电压等级及以上电压等级

降压变电站

用户侧:用户侧:380V及220V及配电架空路线:配电架空线

路：35kV,20kV,10kV

配电电缆路线:配电电缆路线:35kV,20kV,1OkV

2

电力系统普通由发电,输电,变电，配电及用户组成.500kV,330kV,电力

系统普通由发电,输电,变电,配电及用户组成.500kV,330kV,220kV,HOkV

为输电电压等级,35kV,20kV,lOkV为中压配电电压等级,220kV,llOkY为输

电电压等级,35kV,20kY,10kV为中压配电电压等级，380V,220V为低压配电

电压等级.380V,220V为低压配电电压等

级.Copyright3M2022.AllRightReerved.

发电

火力发电

水力发电

风力发电

核能发电3Copyright3M2022.AllRightReerved.

中国目前的发电厂主要为火力发电和水力发电两种，也包括新兴能源

如风力和核能发电.电厂发出电能的出口电压为635kV等级,通电厂发出电

能的出口电压为6-35kV等级,通过就地的升压变压器升至UOkV或者更高

电压送至过就地的升压变压器升至UOkV或者更高电压送至远方.电厂内

部特别是火电厂有较多的厂用电设备，电压等级普通为6kV或者10kV.电

压等级普通为6kV或者10kV.3M中压冷缩电缆附件主要应用于电厂内厂

3M中压冷缩电缆附件主要应用于电厂内厂用电设备供电,升压变电站和

集电线的中压电缆上.

输电输电是指将电能从电源点通过较长距离输送至用电的负荷中心.

输电的电压等级普通为UOkV级以上等级.压等级普通为UOkV级以上等

级.根据我国各级电压输送能力统计,220kV输电路线输送容量为

100^500MW,kV输电路线输送容量为100~传输距离为100~传输距离为

100^300km;110kV输电路线kV输电路线输送容量为传输距离为

50~输送容量为10~50MW,传输距离为50~100km.km.传统的输电网络普通使

用架空路线，现在，高压电缆已经较普遍地应用于110现在,高压电缆已经

较普遍地应用于UOkV及以上电压等级，即需要使用高压电kV及以上电压

等级，即需要使用高压电缆附件.高压输电架空线

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配电配电是指将电能从降压变电站分配到各负荷片区,我国城市配网

以10kV电压等级为主,大型重工业较多采用35kV电压等级.在少数城

10kV电压等级为主,大型重工业较多采用35kV电压等级.在少数城市仍保

留35kV配电等级电压,20kV电压等级是未来城市配电电压等级的发展方

向.路线：电缆,架空线(裸导线/绝缘架空线)路线：电缆

，架空线(裸导线/绝缘架空线)

配电变压器:油浸式变压器/配电变压器:油浸式变压器/干式变压器

开关设备:开关柜/环网柜/开关设备:开关柜/环网柜/电缆分支箱，柱

上开关,环网柜等

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冷缩式电缆附件在配电网中的应用配电网(635kV)采用电缆进行电能

传输已越来越普遍，是3M配电网(6-35kV)采用电缆进行电能传输已越来越

普遍，是3M中压电缆附件的主要应用场合和主要市场，以下为一些典型的

应用.

电缆户外终端

电缆户内终端

电缆中间接头

可插拔式终端

主要用于电缆与架空路线,户外布置的变压器连

接.6Copyright3M2022.AllRightReerved.

主要用于电缆与空气绝缘开关柜,母排,户内变压器,机电的连接.

主要用于电缆之间的接续.

主要用于电缆与充气式环网开关柜的连接.

8.7/1OkV;UO:指的是电缆设计用的导体与屏蔽或者金属套之间的额定工频

电压，即电缆主绝缘承受的电压，即相电压;U:指的是电缆任意两相导体之

间的额定工频电压，即线电压;有时也会提到U有时也会提到Um,它指的

是设备最高电压（使用设备的系统最高电压的最大值），如1OkV系统的最

高电压普通为12kV.压的最大值），如1OkV系统的最高电压普通为12kV.

下表为中压系统的电压等级，其中在中国最常用的是1OkV和35kV等级系

统的电压等级，其中在中国最常用的是1OkV和35kV等级

U13610Um3.67.212U010.61.83.6620.63.668.7U152035Um17.52442单位:（）

单位：（kV）:（U0128.71212182126

注:U0按系统接地故

障持续时间不同分为两类,具体分类如下：1类用于单相接地故障时间

每一次普通不大于Imin的系统.2类用于接地故障时间更长的系统，对电

缆绝缘性能要求较高的场合，中国电缆系统普遍采用2类

UOCopyright3M2022.AlIRightReerved.

8.7/10kV电压等级示意lOkV相对相10kV8.7kV相对地

8.7kV10kV8.7kV

A

B

C

以上为U/U=8.7/1OkV电压等级的电缆示意.可看出8.7kV即电缆绝缘

厚以上为U0/U=8.7/10kV电压等级的电缆示意.可看出8.7kV即电缆绝缘

厚上需要承受的电压（相电压），10kV即两相之间的电压（线电压）.上需要

承受的电压（相电压）JOkV即两相之间的电压（线电

压〉lOCopyright3M2022.AlIRightReerved.

电缆的型号-中国GB表示方法电缆的型号-中国GB表示方法注:以

交联聚乙烯塑料绝缘电力电缆为例代号:铜导体:铝导体:PVC绝缘或者内

护套PVC绝缘或者内护套PE绝缘或者内护套PE绝缘或者内护套某LPE

绝缘某LPE绝缘⑴省略LVYYJ

外护层代号:标记0234铠装层无双钢带细圆钢丝粗圆钢丝外护套一-

PVC外套PVC外套PE外套

铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装PVC护套电力电缆，额定电压为

26/35kV,3芯,标称护套电力电缆,额定电压为铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠

装护套电力电缆芯截面240mm2,表示为:YJLV22-26/35-3某240截面，表示

为：某1!Copyright3M2022.AlIRightReerved.

导体类型铜导体：1.铜导体:一应用较广泛，特殊是供电系统一应用较

广泛,特殊是供电系统一抗拉强度较高,运行稳定一抗拉强度较高,运行稳

定一高的导电率，相同截面是铝的L3倍一高的导电率，相同截面是铝的

1.3倍一价格较贵一价格较贵

铝导体:2.铝导体:一由于铜价较高,现在开始在一些地方使用一由于

铜价较高,现在开始在一些地方使用一分量较铜轻,不抗拉一分量较铜轻，

不抗拉一导电率较低一导电率较低一延伸系数大于铜一延伸系数大于铜

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屏蔽层之一：导体屏蔽的结构和作用导体屏蔽层）内半导电层（导体屏

蔽层）导体屏蔽层也叫做内半导电层，它是由半导电材料密切包裹在导线外

并与绝缘内表面密切结合而形成的屏蔽结构.导体屏蔽层形成一个法拉利

笼（导电的屏蔽体），并有效填充导体和绝缘之间气隙,防止导体间的气隙放

电.下方左图为无导体屏蔽的电缆运行情况,导体和绝缘间的气隙在电场作

用下产生放电,并会加速绝缘老化,劣化.右图由于有内半导电层有效屏蔽

和填充,无放电现象.

无导体屏蔽局部放电

有导体屏蔽

导体屏蔽（内半导电层）导体屏蔽（内半导电层）

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主绝缘层的类型和特点主绝缘

绝缘类型PILC（油浸纸）油浸纸）某LPE（交联聚乙烯）交联聚乙

烯）EPR（乙

丙橡胶）

工作温度应急温度80℃90℃90℃95℃130℃130℃140℃

EPR某（耐热乙丙橡胶）105℃

PTLC绝缘较早开始使用，现在已基本退出运行,缺点是耐温较低,PTLC

绝缘较早开始使用，现在已基本退出运行,缺点是耐温较低,安装电缆附件

不方便.某LPE绝缘是目前中高压电缆使用最多的类型，优点是耐温性能和

机某LPE绝缘是目前中高压电缆使用最多的类型，优点是耐温性能和机械

性能俱佳,载流量大，电缆附件安装方便.缺点是容易产生水树枝状老

化.EPR及EPR某绝缘普通应用于工业设备的电缆上,如矿用软电缆，船用

EPR及EPR某绝缘普通应用于工业设备的电缆上,如矿用软电缆，船用电缆

等，优点是较柔软，弯曲半径较小.14Copyright3M2022.AllRightReerved.

屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的结构和作用1.外半导电层绝缘屏蔽层普通

由两层结构共同构成，一层是和导体密切结合的外半导电层结构，另一层是

绕包或者布置在外半导电层外的金属屏蔽层.外半导电层在生产时与电缆

主绝缘共同挤此与电缆绝缘之间几乎无气隙.外半导电层与绝缘结合得

越紧密，层间气隙越少越不容易放电，电缆性能越好.外半导电屏蔽层普通

通过外层的金属屏蔽去接地，使整个绝缘屏蔽处于零电位,有效将电场限

制在其内部.当安装电缆附件时,要开剥一定长度的外半导电层，以保证足

够的高低电位电气距离.15Copyright3M2022.AllRightReerved.

外半导电层

屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的结构和作用2.金属屏蔽层金属屏蔽层是绝

缘屏蔽的外层,普通是由搭叠绕包的铜带或者螺旋径向布置的铜丝构成.金

属屏蔽层必须接地,三芯电缆普通两端接地,单芯电缆根据电缆路线的情

况采取合理的接地方式.同时，金属屏蔽层还有以下作用：减少碰撞损坏的

概率电缆短路时提供短路电流路径提供中性路线径在安装中间接头时，要

通过

铜屏蔽网套将两侧电缆的金属屏蔽层恢复连通状

态.16Copyright3M2022.AllRightReerved.

金属屏蔽层

屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的作用下图为没有绝缘屏蔽层的中高压电缆

的运行情况.由于电场没有屏蔽层的限制，电力线结束于电缆外的接地处.

电力线可能集中于局部范围内，此处电场较强,容易产生放电现象.电力线

电缆沟或者管井（接地）管